JP6922277B2 - タイヤの耐久性試験方法 - Google Patents

Description

本発明はタイヤの耐久性試験方法に関する。詳細には、ビードのコアの近傍におけるカーカスプライのコードの損傷に対する耐久性の試験方法に関する。

タイヤの耐久試験では、一般に走行試験機が使用される。タイヤに正規荷重と同程度又は正規荷重より高い荷重が負荷された状態で、タイヤが走行試験機のドラム上で走行される。タイヤに損傷が発生するまでの走行時間によって、耐久性の評価が行われる。

タイヤは、国や地域により、様々な条件で使用される。長期に渡る使用によりタイヤに発生しうる損傷の種類も、使用される条件により異なる。走行試験機での耐久性試験では、これらの損傷に対する耐久性を、正確に評価できることが重要となる。タイヤの耐久性試験についての検討が、特開平９−１３３６１１号公報に開示されている。

特開平９−１３３６１１号公報

タイヤの耐久性に係る損傷の種類の一つに、コアの近傍におけるカーカスプライのコードの損傷がある。ここではこの損傷は、「コア横ＣＢＵ（コア横ケースブレークアップ)」と称される。これまでコア横ＣＢＵは、耐久性試験での再現が難しかった。コア横ＣＢＵに対する効果的な耐久性の試験方法は、これまで開示されていなかった。

本発明の目的は、コア横ＣＢＵに対する耐久性の試験方法を提供することである。

本発明は、ビードのコアの近傍におけるカーカスプライのコードの損傷に対する耐久性の試験方法に関する。この試験方法は、タイヤの内部に水を注入する工程、上記タイヤに気体を充填する工程及び走行試験機において上記タイヤを走行させる工程を有する。上記水を注入する工程においては、このタイヤ内部に注入される水の質量が１００ｇ以上５００ｇ以下である。

上記タイヤに気体を充填する工程における上記タイヤの内圧がＰとされ、上記タイヤを走行させる工程においてこのタイヤに負荷される荷重がＬとされ、このタイヤの正規内圧がＰｓとされ、正規荷重がＬｓとされたとき、好ましくは以下の式で表される総荷重指数ＴＬが１６０以上２００以下となるように、上記内圧Ｐ及び荷重Ｌが決められる。
ＴＬ＝（Ｐｓ／Ｐ）^０．８×（Ｌ／Ｌｓ）／０．８５×１００

好ましくは、タイヤを走行させる工程においては、上記タイヤの走行速度Ｖは１０ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ以下である。

発明者らは、コア横ＣＢＵが発生するメカニズムについて、詳細に検討した。その結果、水分がビードの部分に浸透することによる、カーカスのコードの劣化が、コア横ＣＢＵの発生に影響を及ぼしていることが判明した。発明者らは、タイヤの内部に適切な量の水を注入した状態でタイヤを走行試験機にて走行させることで、コア横ＣＢＵが再現できることを見出した。

この試験方法は、タイヤの内部に水を注入する工程及び走行試験機においてタイヤを走行させる工程を有する。水を注入する工程においてタイヤ内部に注入される水の質量は１００ｇ以上５００ｇ以下である。これにより、この試験方法では、他の部分での損傷の発生を抑えたうえで、効果的にコア横ＣＢＵが再現できる。この方法では、コア横ＣＢＵに対する耐久性の試験が可能である。

図１は、本発明に係る試験方法で試験されるタイヤの一部が示された断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る試験方法が示されたフローチャートである。 図３は、本発明に係る試験方法のための装置の一例が示された模式図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明に係る方法で耐久性が試験されるタイヤ２の一部が示された断面図である。この図ではタイヤ２のビードの部分が示されている。図示されないが、このタイヤ２は、トレッドパターンを除き、赤道面に対して対称である。図１において、上下方向はこのタイヤ２の半径方向であり、左右方向はこのタイヤ２の軸方向であり、紙面と垂直方向はこのタイヤ２の周方向である。

このタイヤ２は、一対のサイドウォール４、一対のチェーファー６、一対のビード８、カーカス１０、インナーライナー１２、インスレーション１４及び一対のフィラー１６を備えている。図示されないが、このタイヤ２は、トレッド、ベルト及びバンドをさらに備えている。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。このタイヤ２は、重荷重用である。このタイヤ２は、トラック、バス等に装着される。

それぞれのビード８は、チェーファー６の軸方向内側に位置している。この実施形態では、ビード８は、コア１８と、第一エイペックス２０と、第二エイペックス２２とを備えている。コア１８は、リング状である。コア１８は、巻回された非伸縮性ワイヤを含む。ワイヤの典型的な材質は、スチールである。この実施形態では、コア１８の断面の輪郭は六角形である。第一エイペックス２０は、コア１８から半径方向略外向きに延びている。第一エイペックス２０は、高硬度な架橋ゴムからなる。第二エイペックス２２は、第一エイペックス２０から半径方向略外向きに延びている。第二エイペックス２２は、架橋ゴムからなる。第二エイペックス２２は、第一エイペックス２０と比べ軟質である。第二エイペックス２２は、カーカスプライ１０の折返し部の端における応力集中を緩和する。ビード８が第一エイペックス２０のみを備えていてもよい。

カーカス１０は、カーカスプライ２４からなる。カーカスプライ２４は、両方のビード８の間に架け渡されている。カーカスプライ２４は、コア１８の周りにて折り返されている。カーカスプライ２４は、一方のビード８の軸方向内側から他方のビード８の軸方向内側まで延びる主部２６と、ビード８の軸方向外側にて略半径方向に延びる折返し部２８とを備えている。主部２６はトレッド及びサイドウォール４の内側に沿って延在している。折返し部２８は、ビード８の外側に沿って延びている。

図示されていないが、カーカスプライ２４は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、スチールからなる。各コードが赤道面に対してなす角度の絶対値は、７５°から９０°である。換言すれば、このカーカス１０はラジアル構造を有する。カーカス１０が、２枚以上のカーカスプライ２４から形成されてもよい。

フィラー１６は、ビード８の軸方向外側に位置している。フィラー１６は、折返し部２８の軸方向外側に積層されている。この実施形態では、フィラー１６は、ビード８の半径方向内側まで延びている。フィラー１６の一端はビード８の軸方向外側に位置し、もう一端はビード８の半径方向内側に位置している。このフィラー１６は、コア１８の周りで折り返されていない。このフィラー１６の構造は、「ショートフィラー構造」と称される。図示されないが、フィラーが、コア１８の周りで折り返されていてもよい。このとき、このフィラーの一端はビード８の軸方向外側に位置し、もう一端はビード８の軸方向内側に位置する。図示されていないが、フィラー１６は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、スチールからなる。各コードは、半径方向に対して傾斜している。傾斜角度の一般的な絶対値は、４０°以上７０°以下である。

タイヤ２の損傷の種類の一つに、コア１８の近傍におけるカーカスプライ２４のコードの損傷がある。ここではこの損傷は、「コア横ＣＢＵ(コア横ケースブレークアップ)」と称される。以下は、発明者らの検討で明らかになった、コア横ＣＢＵが発生するメカニズムである。
（Ａ１）タイヤ２に大きな荷重が負荷されて、タイヤ２の内圧が大きくなる。カーカスプライ２４に、ビード８から引き抜かれる方向に力が負荷される。すなわち、主部２６には、図１の矢印Ｘで表される方向に力が働く。これにより、ビード８が変形する。
（Ａ２）コア１８の軸方向内側におけるカーカスプライ２４とコア１８との接触の始点（図１の点Ｐ）の近傍で、歪みの集中が起こる。点Ｐの近傍において、カーカスプライ２４のコードとゴムとの剥離が促進される。コードとゴムとの間に隙間が生じる。
（Ａ３）点Ｐの近辺での水分の浸透により、上記コードが劣化する。すなわち、このコードに錆びが生じる。
（Ａ４）カーカスプライ２４を引き抜く方向の力が繰り返し負荷されることにより、コア１８に対してカーカスプライ２４が動き易くなる。カーカスプライ２４とコア１８との剥離が発生する。
（Ａ５）コア１８とカーカスプライ２４のコードとの間のゴムが揉まれることで破断し、コア１８とコードとが直接接触する。
（Ａ６）カーカスプライ２４のコードとコア１８とのフレッティングにより、水分により劣化したコードに損傷が発生する。これにより、コア横ＣＢＵが発生する。

図２は、この発明の一実施形態に係るコア横ＣＢＵに対する耐久性の試験方法が示されたフローチャートである。この試験方法は、
（Ｓ１）リム組み工程
（Ｓ２）水注入工程
（Ｓ３）気体充填工程
（Ｓ４）走行工程
及び
（Ｓ５）コア横ＣＢＵ観測工程
を有している。

上記（Ｓ１）の工程では、耐久性試験の対象となるタイヤ２が正規リムに組み込まれる。上記（Ｓ２）の工程において、このタイヤ２の内部に水が注入される。タイヤ２の内面とリムとで構成された空間に、水が溜められる。ここで注入される水の量Ｗは、１００ｇ以上５００ｇ以下である。上記（Ｓ３）の工程では、この水が注入されたタイヤ２に気体が充填される。タイヤ２には通常空気が充填される。タイヤ２の内圧Ｐは、通常このタイヤ２の正規内圧Ｐｓと同等か又はそれより大きい値とされる。

上記（Ｓ４）の工程では、走行試験機が使用される。図３は、この走行試験機３０による試験の様子が示された模式図である。この試験機３０は、ドラム３２、架台３４及び支持台３６を備える。図で示されるように、タイヤ２は支持台３６にセットされる。支持台３６にセットされたタイヤ２は、回転可能である。タイヤ２とドラム３２の走行面３８とが接触される。タイヤ２が、ドラム３２の走行面３８に押し付けられる。すなわち、タイヤ２に縦荷重Ｌが負荷される。この荷重Ｌは、通常このタイヤ２の正規荷重Ｌｓと同等か又は正規荷重Ｌｓよりも大きい。この状態で、ドラム３２が矢印Ａの方向に回転させられる。タイヤ２が矢印Ｂの方向に回転する。これにより、タイヤ２が走行面３８上を走行する。タイヤ２に荷重Ｌが負荷された状態で、タイヤ２が走行される。このときのタイヤ２の走行速度Ｖは、ドラム３２の回転速度により決まる。

上記（Ｓ５）の工程では、（Ｓ４）の工程で走行されたタイヤ２について、コア横ＣＢＵの有無が観測される。この観測はタイヤ２を目視で確認することで行われる。この観測がＸ線検査装置で撮影した写真を確認することで行われてもよい。併せて、コア横ＣＢＵが発生するまでの走行時間が計測される。走行時間が長いほど、コア横ＣＢＵに対する耐久性が高いと判断される。

以下、本発明の作用効果が説明される。

これまで、コア横ＣＢＵは、耐久性試験での再現が困難であった。コア横ＣＢＵに対する効果的な耐久性の試験方法は、これまで開示されていなかった。

発明者らは、コア横ＣＢＵが発生するメカニズムについて、詳細に検討した。その結果、上記のメカニズムの（Ａ３）に記載した通り、水分の浸透によるコードの劣化が、コア横ＣＢＵの発生に影響を及ぼしていることが判明した。発明者らは、タイヤ内部に水を注入した状態でタイヤを走行させることで、タイヤの回転の遠心力により効果的にタイヤに水を浸透させることができることを見出した。発明者らは、これにより、水分の浸透によるコードの劣化が再現できることを見出した。走行試験機における耐久試験において、タイヤの内部に適切な量の水を注入した状態でタイヤを走行させることで、コア横ＣＢＵが効果的に再現できる。

この試験方法は、タイヤ２の内部に水を注入する工程及び走行試験機３０においてタイヤ２を走行させる工程を有する。タイヤ２は、内部に水が注入された状態で、走行試験機３０で走行させられる。このとき、タイヤ２内部に注入される水の質量Ｗは、１００ｇ以上５００ｇ以下である。水の質量Ｗを１００ｇ以上とすることで、タイヤ２に効果的に水分を浸透させることができる。この試験方法では、効果的にコア横ＣＢＵが再現できる。水の質量Ｗを５００ｇ以下とすることで、コア１８の近傍以外の部分に対するこの水分の影響が抑えられている。この試験方法では、コア横ＣＢＵ以外の損傷が発生することが防止されている。この方法では、コア横ＣＢＵに対する耐久性の試験が可能である。

より効果的にコア横ＣＢＵを再現させるとの観点から、水の質量Ｗは、１５０ｇ以上がより好ましく、２００ｇ以上がさらに好ましい。より効果的にコア横ＣＢＵ以外の損傷の発生を防止するとの観点から、水の質量Ｗは、４５０ｇ以下がより好ましく、４００ｇ以下がさらに好ましい。

上記のメカニズムの（Ａ２）に記載した点Ｐの近傍での歪みは、タイヤ２に負荷された荷重Ｌ及びタイヤ２の内圧Ｐに影響される。発明者らは、以下の式で定義される総荷重指数ＴＬの値が、コア横ＣＢＵの発生に大きく影響することを見出した。発明者らは、以下の総荷重指数ＴＬを適正にすることで、コア横ＣＢＵがより効果的に再現できることを見出した。
ＴＬ＝（Ｐｓ／Ｐ）^０．８×（Ｌ／Ｌｓ）／０．８５×１００
なお、前述のとおり、上記の式におけるＰｓはこのタイヤ２の正規内圧であり、Ｌｓはこのタイヤ２の正規荷重である。

総荷重指数ＴＬは、１６０以上が好ましい。総荷重指数ＴＬが１６０以上となるように内圧Ｐと荷重Ｌとを決めることで、ビード８の部分に十分な負荷をかけることができる。これにより、コア１８の近傍に十分な歪みを起こさせることができる。この試験方法では、効果的にコア横ＣＢＵが再現できる。この観点から、総荷重指数ＴＬは、１６５以上がより好ましい。

総荷重指数ＴＬは、２００以下が好ましい。総荷重指数ＴＬが２００以下となるように内圧Ｐと荷重Ｌとを決めることで、このタイヤ２にかけられた負荷の、コア１８の近傍以外の部分に対する影響が抑えられている。この試験方法では、コア横ＣＢＵ以外の損傷が発生することが防止されている。さらに、総荷重指数ＴＬが大きいと、上記（Ｓ４）の工程で、短い走行時間でコア横ＣＢＵが発生しうる。コア横ＣＢＵに対する耐久性が優れたタイヤとそうでないタイヤとの間で、走行時間の差が小さくなり、この差が判別し難くなる。これは精度の高い耐久性試験の妨げとなりうる。総荷重指数ＴＬを２００以下とすることで、コア横ＣＢＵに対する耐久性が優れたタイヤとそうでないタイヤとの間で、走行時間の差が小さくなることが防止されている。この試験方法では、精度のよい耐久性試験が実現できる。これらの観点から総荷重指数ＴＬは、１９５以下がより好ましい。

上記（Ｓ４）の工程において、タイヤ２の走行速度Ｖは、１０ｋｍ／ｈ以上が好ましい。走行速度Ｖを１０ｋｍ／ｈ以上とすることで、ビード８の部分に十分な負荷をかけることができる。これにより、コア１８の近傍に十分な歪みを起こさせることができる。この試験方法では、効果的にコア横ＣＢＵが再現できる。この観点からタイヤ２の走行速度Ｖは、１５ｋｍ／ｈ以上が好ましい。タイヤ２の走行速度Ｖは、３０ｋｍ／ｈ以下が好ましい。走行速度Ｖを３０ｋｍ／ｈ以下とすることで、この走行速度Ｖによる負荷の、コア１８の近傍以外の部分に対する影響が抑えられている。この試験方法では、コア横ＣＢＵ以外の損傷が発生することが防止されている。さらに走行速度Ｖを３０ｋｍ／ｈ以下とすることで、コア横ＣＢＵに対する耐久性が優れたタイヤとそうでないタイヤとの間で、走行時間の差が小さくなることが防止されている。この試験方法では、精度のよい耐久性試験が実現できる。これらの観点から走行速度Ｖは、２５ｋｍ／ｈ以下が好ましい。

上記（Ｓ４）の工程において、荷重Ｌの正規荷重Ｌｓに対する比（Ｌ／Ｌｓ）は、２．０以上が好ましい。比（Ｌ／Ｌｓ）を２．０以上とすることで、ビード８の部分に十分な負荷をかけることができる。これにより、コア１８の近傍に十分な歪みを起こさせることができる。この試験方法では、効果的にコア横ＣＢＵが再現できる。比（Ｌ／Ｌｓ）は、２．５以下が好ましい。比（Ｌ／Ｌｓ）を２．５以下とすることで、この荷重Ｌによる負荷の、コア１８の近傍以外の部分に対する影響が抑えられている。この試験方法では、コア横ＣＢＵ以外の損傷が発生することが防止されている。さらに比（Ｌ／Ｌｓ）を２．５以下とすることで、コア横ＣＢＵに対する耐久性が優れたタイヤとそうでないタイヤとの間で、走行時間の差が小さくなることが防止されている。この試験方法では、精度のよい耐久性試験が実現できる。

上記（Ｓ３）の工程において、内圧Ｐの正規内圧Ｐｓに対する比（Ｐ／Ｐｓ）は、１．４以下が好ましい。比（Ｐ／Ｐｓ）を１．４以下とすることで、ビード８の部分に十分な負荷をかけることができる。これにより、コア１８の近傍に十分な歪みを起こさせることができる。この試験方法では、効果的にコア横ＣＢＵが再現できる。比（Ｐ／Ｐｓ）は、１．０以上が好ましい。比（Ｐ／Ｐｓ）を１．０以上とすることで、この内圧Ｐによる負荷の、コア１８の近傍以外の部分に対する影響が抑えられている。この試験方法では、コア横ＣＢＵ以外の損傷が発生することが防止されている。さらに比（Ｐ／Ｐｓ）を１．０以上とすることで、コア横ＣＢＵに対する耐久性が優れたタイヤとそうでないタイヤとの間で、走行時間の差が小さくなることが防止されている。この試験方法では、精度のよい耐久性試験が実現できる。

本明細書において正規リムとは、タイヤ２が依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本明細書において正規内圧とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。本明細書において正規荷重とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた荷重を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高負荷能力」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」は、正規荷重である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１に示された構造のビードの部分を有するタイヤが準備された。タイヤのサイズは３８５／６５Ｒ２２．５である。このタイヤについて、図２に示された方法で耐久性の試験が実施された。この試験は、常温（２５℃）の環境下で実施された。上記（Ｓ１）の工程でこのタイヤが組み込まれた正規リムのサイズは、２２．５×１１．７５である。上記（Ｓ２）の工程でタイヤの内部に注入された水の量は、表１に示された通りである。上記（Ｓ３）の工程において、その内圧Ｐが１０８０ｋＰａとなるように、タイヤに空気が充填された。このタイヤの正規内圧Ｐｓは９００ｋＰａであることから、比（Ｐ／Ｐｓ）は、１．２である。上記（Ｓ４）の工程では、図３の走行試験機が使用された。荷重Ｌは７７．２８ｋＮとされた。このタイヤの正規荷重Ｌｓが４４．１３ｋＮであことから、比（Ｌ／Ｌｓ）は、１．７５である。総荷重指数ＴＬ及び走行速度Ｖは、表１の通りとされた。

［比較例１］
上記（Ｓ２）の工程が実施されないこと、すなわち、タイヤの内部に水が注入されないことの他は実施例１と同様にしたのが比較例１である。

［実施例２−３及び比較例２−３］
上記（Ｓ２）の工程において、注入される水の量Ｗを表１に示される値にしたことの他は実施例１と同様にしたのが、実施例２−３及び比較例２−３である。

［実施例４−６］
総荷重指数ＴＬを表２に示される値にしたことの他は実施例１と同様にしたのが、実施例４−６である。

［実施例７−９］
速度Ｖを表２に示される値にしたことの他は実施例１と同様にしたのが、実施例７−９である。

［走行時間及び損傷形態］
タイヤに損傷が生じるまでタイヤが走行された。損傷が生じるまでの走行時間及びその損傷の形態が確認された。ただし、６００時間走行して損傷が生じないときは、試験を終了させた。この結果が表１−２に示されている。表の「損傷形態」の欄において、「ＣＢＵ」はコア横ＣＢＵが発生したことを示す。「ＢＬ」はバッドレス部におけるカーカスプライのルースが発生したことを示す。

表１−２に示されるように、本発明に係る試験方法では、実用的な時間でコア横ＣＢＵが再現できている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された試験方法は、種々のタイヤの耐久性試験に適用されうる。

２・・・タイヤ
４・・・サイドウォール
６・・・チェーファー
８・・・ビード
１０・・・カーカス
１２・・・インナーライナー
１４・・・インスレーション
１６・・・フィラー
１８・・・コア
２０・・・第一エイペックス
２２・・・第二エイペックス
２４・・・カーカスプライ
２６・・・主部
２８・・・折返し部
３０・・・走行試験機
３２・・・ドラム
３４・・・架台
３６・・・支持台

Claims (4)

1. ビードのコアの近傍におけるカーカスプライのコードの損傷に対する耐久性の試験方法であって、
   タイヤの内部に水を注入する工程、
   上記タイヤに気体を充填する工程
   及び
   走行試験機において上記タイヤを走行させる工程
   を有し、
   上記水を注入する工程においては、このタイヤ内部に注入される水の質量が１００ｇ以上５００ｇ以下であり、
   上記タイヤに気体を充填する工程における上記タイヤの内圧がＰとされ、上記タイヤを走行させる工程においてこのタイヤに負荷される荷重がＬとされ、このタイヤの正規内圧がＰｓとされ、正規荷重がＬｓとされたとき、以下の式で表される総荷重指数ＴＬが１６０以上２００以下となるように、上記内圧Ｐ及び荷重Ｌが決められるタイヤの耐久性の試験方法。
   ＴＬ＝（Ｐｓ／Ｐ） ^０．８ ×（Ｌ／Ｌｓ）／０．８５×１００
2. 上記タイヤを走行させる工程においては、上記タイヤの走行速度Ｖが１０ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ以下である請求項１に記載の試験方法。
3. 上記荷重Ｌの上記正規荷重Ｌｓに対する比（Ｌ／Ｌｓ）が２．０以上２．５以下である、請求項１又は２に記載の試験方法。
4. 上記内圧Ｐの上記正規内圧Ｐｓに対する比（Ｐ／Ｐｓ）が１．０以上１．４以下である、請求項１から３のいずれかに記載の試験方法。

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